År 1955 började Arthur Kornberg sökandet efter ett enzym som kunde syntetisera DNA. Det första man hittade fick så småningom namnet DNA-polymeras I.
- Numera vet man att E. coli har minst fyra ytterligare enzymer som kan syntetisera DNA. Mer om dessa senare!
Klenow-fragmentet komplexbundet med dsDNA.
Syntesen av DNA kan kemiskt beskrivas:
\(\underbrace{(\text{dNMP})_n}_{\text{DNA}} + \text{dNTP} \xrightarrow{\text{[DNA-polymeras]}} \underbrace{(\text{dNMP})_{n+1}}_{\text{förlängt DNA}} + \text{PP}_i\)
- Nukleofil attack av 3'-kolet (på DNA-strängen) mot fosfatgruppen på den inkommande deoxynukleosiden.
DNA-kedjans elongering.
DNA-polymeraser kräver två saker för att kunna fungera
1. En mall
ssDNA eller ssRNA
- Genom basparning styrs vilka nukleotider som skall adderas till den växande DNA-strängen
2. En primer
- Primern är ett segment med ny DNA-sträng (komplementär till mallen), med en 3'-hydroxylgrupp, till vilken nya nukleotider adderas
- 3'-änden på primern kallas ibland för primer terminus.
- Detta innebär att inget DNA-syntetiserande enzym kan sätta igång DNA-syntesen
- Istället består primern ofta av RNA-oligonukleotider. Mer om detta senare!
Processivitet
Den glidande klämman. Efter att DNA-polymeraset har bundit in en ny nukleotid, måste det antingen flytta sig längs mallsträngen för att sätt in ytterligare en nukleotid, eller släppa från DNA-strängen.
Det genomsnittliga antalet nukleotider ett DNA-polymeras adderar till den nya DNA-strängen innan det släpper från DNA:t kallas dess processivitet.
- Ju högre processivitet, desto fler nukleotider adderas till den nya DNA-strängen innan DNA-polymeraset ”släpper taget”.
Olika DNA-polymerasers processivitet varierar:
- Några bara ett hundratal innan de släpper
- Andra flera tusen innan de släpper.
Den glidande klämman hos DNA-polymeras III ökar dess processivitet tusentals gånger.
Modell av DNA-polymeras fran bakteriofag rb69. Ryggraden för den glidande klämman visas i grönt, och ryggranden för själva DNA-polymeraset i blått. Hela komplexet rör sig s.a.s. åt vänster i bilden.
DNA-polymeraser hos E. coli
| Polymeras | Funktion |
| DNA-polymeras I | "Städfunktion": Rensar (tillsammans med ett annat enzym) ut RNA-primerar i okazakifragment, och sätter in nytt DNA istället |
| DNA-polymeras II | Har troligen någon slags reparationsfunktion |
| DNA-polymeras III | Sköter den huvudsakliga replikationen av DNA hos E. coli |
| DNA-polymeras IV | Förhindrar eller minskar mutationer på DNA under s.k. SOS-respons (då stora skador på DNA uppkommit). |
| DNA-polymeras V | Besläktat med DNA-polymeras IV, och har liknande funktioner |
